用FPGA替代DSP實現(xiàn)即時圖像和視頻處理

　　實時圖像和視頻處理功能

　　標準DSP自身性能上的缺陷促進了專門解決此難題的專用設計芯片(如媒體處理器)的發(fā)展。但是，這些組件極低的靈活度往往使其局限于非常有限的應用中并容易產(chǎn)生性能瓶頸。在高分辨率系統(tǒng)(如HDTV和醫(yī)療成像系統(tǒng))中，基于處理器的方法受到的限制尤為明顯。從根本上講，處理器的分辨率受限于分配給濾波器每個抽頭或每個轉換階段時鐘周期的數(shù)目。一旦達到極限條件，通常除了增加額外的DSP部件外別無選擇。FPGA可以藉由定制調整提供最具實用價值的高性能高效率產(chǎn)品。設計人員可在適用范圍和速率之間進行折衷考慮，從而以比DSP時鐘低得多的速率實現(xiàn)指定功能。

　　例如Visicom公司發(fā)現(xiàn)，在中值濾波器應用中[3]，DSP處理器需要67個時鐘周期執(zhí)行算法，而FPGA只需工作在25MHz頻率下，因為FPGA能平行實現(xiàn)該功能。實現(xiàn)上述功能的DSP必須工作在1.5GHz頻率下，可見在此特定應用中，F(xiàn)PGA解決方案的處理能力可以達到100MHz DSP處理器的17倍。

　　許多實時圖像和視頻處理功能均適合于用FPGA組件來實現(xiàn)，包括：圖像旋轉、圖像縮放色彩校正和色度校正、陰影增強、邊緣檢測、直方圖功能、銳化、中值濾波器和斑點分析等。

　　許多功能都針對特定的應用和系統(tǒng)，并構建在核心架構(如2D-FIR濾波器)之上。我們可以利用HDL設計語言或高級內核設計工具(如Xilinx CoreGen軟件)中的DSP程序塊迅速實現(xiàn)這些功能。此外，還能藉由系統(tǒng)級設計方法，利用Matlabs Simulink和Xilinx SystemGenerator工具進一步減少設計和模擬時間。